微纳结构增强的三阶光学非线性及其全光调控研究进展 被引量：4

1

作者 易明芳 王沛 +2 位作者 王小蕾 温晓镭 鲁拥华 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期641-649,共9页

随着微纳光子学与技术的发展,在纳米尺度上操纵和控制光子,发展体积更小、速度更快的光子器件,实现全光集成,已成为国际研究前沿和新技术领域竞争的热点。其中以光子晶体、表面等离子体激元微纳结构为代表的微纳光子学研究及应用在国际... 随着微纳光子学与技术的发展,在纳米尺度上操纵和控制光子,发展体积更小、速度更快的光子器件,实现全光集成,已成为国际研究前沿和新技术领域竞争的热点。其中以光子晶体、表面等离子体激元微纳结构为代表的微纳光子学研究及应用在国际上得到了广泛的重视。利用上述微纳结构的独特物理特性,与非线性光学材料相结合,可有效增强或调控材料的三阶光学非线性,实现全光器件的设计,如全光开关等。结合我们的部分研究工作,就几种微纳结构增强的三阶光学非线性及其非线性全光调控相关方面的研究做一概述。 展开更多

关键词 非线性光学 表面等离子体激元 微纳光学与光子学 全光调控

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利用级联衍射光学元件对多波长混合光实现聚焦、整形和分光谱 被引量：2

2

作者 丁立 黄坤 +1 位作者 康学亮 李永平 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期25-32,共8页

衍射光学元件(Diffractive optical elements,DOE)具有独特的色散特性和灵活的设计自由度,将多个DOE级联用于太阳能电池聚光系统可同时实现聚焦、整形和分光谱功能、给出了设计思想和算法,并用七波长混合光作入射光进行模拟,优化后在目... 衍射光学元件(Diffractive optical elements,DOE)具有独特的色散特性和灵活的设计自由度,将多个DOE级联用于太阳能电池聚光系统可同时实现聚焦、整形和分光谱功能、给出了设计思想和算法,并用七波长混合光作入射光进行模拟,优化后在目标面得到七个形状规则且完全分开的均匀圆斑、将此级联结构应用到太阳能聚光系统可有效提高太阳能利用效率。 展开更多

关键词 傅立叶光学 太阳能聚光系统 衍射光学元件级联 聚焦 整形 分光谱

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基于后焦面成像的聚合物平面波导光学参数测量仪 被引量：1

3

作者 施矾 朱良富 +1 位作者 邱冬 张斗国 《量子电子学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期374-378,共5页

基于后焦面成像确定波导传播特性的基本原理,结合平面波导中的菲涅尔反射理论,设计了一种聚合物平面波导光学参数测量仪。通过MATLAB拟合处理数据实现了对样品局部折射率和厚度高精度、高空间分辨率的实时测量,平面波导厚度测量精度可... 基于后焦面成像确定波导传播特性的基本原理,结合平面波导中的菲涅尔反射理论,设计了一种聚合物平面波导光学参数测量仪。通过MATLAB拟合处理数据实现了对样品局部折射率和厚度高精度、高空间分辨率的实时测量,平面波导厚度测量精度可以达到纳米量级,空间分辨率可达到300 nm。该测量仪结构简单、易于操作,在光学传感和细胞内生物传感领域具有很高的应用价值。 展开更多

关键词 波导光学 后焦面成像 光学参数测量仪

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智能型植物工厂光谱监测中的光学膜设计

4

作者 邵欢欢 姚培军 +1 位作者 许立新 刘文 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期499-505,共7页

设计了一种设施农业中用于光谱监测的光学膜,利用截止滤波器组合得到了3种设施农业用光学膜-红光膜、蓝光膜及红蓝滤光膜,红、蓝光中心波长分别在460 nm、660 nm,透光带宽约50 nm。红、蓝光透光波段根据植物对光谱的需求设定,在实际应... 设计了一种设施农业中用于光谱监测的光学膜,利用截止滤波器组合得到了3种设施农业用光学膜-红光膜、蓝光膜及红蓝滤光膜,红、蓝光中心波长分别在460 nm、660 nm,透光带宽约50 nm。红、蓝光透光波段根据植物对光谱的需求设定,在实际应用中可根据需要设定其透光的中心波长及带宽。该滤光片可用于制作设施农业及农业研究中的光谱监测单元,将特定的光学膜片置于晶硅光伏芯片上,通过测定光伏芯片的发电量来监测光学膜片预设波段的光强度。 展开更多

关键词 光电子学 光学膜 滤波器组合 光谱监测

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基于光镊技术的研究性实验 被引量：1

5

作者 李银妹 姚焜 孙腊珍 《物理实验》 2018年第11期1-7,12,共8页

从光的动量基本原理出发,阐述利用光镊技术进行光的力学效应实验的设计思路和实验内容,探讨如何利用"光学镊子"开展研究性实验,为高等院校的基础和前沿物理研究性实验教学提供参考.

关键词 光镊 光压 光阱 梯度力

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波导-双腔-量子点耦合系统透射谱的解析解 被引量：1

6

作者 关欢 姚培军 明海 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期615-621,共7页

通过波导-双腔-量子点耦合系统的哈密顿量和系统算符的海森堡运动方程推导出系统的输入-输出关系。利用格林函数理论,解析地定义了微腔和波导之间的耦合速率。并在此基础上求解系统算符的运动方程,推导出整个系统透射谱的解析形式.数值... 通过波导-双腔-量子点耦合系统的哈密顿量和系统算符的海森堡运动方程推导出系统的输入-输出关系。利用格林函数理论,解析地定义了微腔和波导之间的耦合速率。并在此基础上求解系统算符的运动方程,推导出整个系统透射谱的解析形式.数值计算了整个系统透射谱与双腔之间的距离(其导致双腔与波导的耦合速率之间有一相位因子)和失谐因子之间的关系。研究发现透射谱紧密依赖于双腔距离和失谐因子。这种结构在量子信息、量子计算及光开关方面有着潜在的应用前景。 展开更多

关键词 量子光学 透射谱解析解 格林函数方法 波导-双腔-量子点系统

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单透镜菲涅尔计算全息显示系统中多级像和零级光的去除 被引量：1

7

作者 邓征标 王梓 +2 位作者 马晓辉 王安廷 明海 《量子电子学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期518-522,共5页

为了消除多级像和零级光的干扰,提出了一种单透镜结构的系统,获得了单一无扰的再现像。使用Gerchberg-Saxton(GS)算法获得菲涅尔全息图,预先叠加倾斜平面波相位至菲涅尔全息图上,使再现像移至中央位置。用成像透镜将空间光调制器(SLM)... 为了消除多级像和零级光的干扰,提出了一种单透镜结构的系统,获得了单一无扰的再现像。使用Gerchberg-Saxton(GS)算法获得菲涅尔全息图,预先叠加倾斜平面波相位至菲涅尔全息图上,使再现像移至中央位置。用成像透镜将空间光调制器(SLM)后方的虚像成像至前方,同时在成像透镜后方放置空间滤波器,滤去多级像和零级光。调整透镜与SLM的位置可方便调整再现像的大小和位置,缩短了光学系统的长度.利用虚像的方法为基于液晶SLM的计算全息显示提供了新的思路。 展开更多

关键词 全息 空间光调制器 GS算法 纯相位全息图

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全天候工作单光子计数激光雷达

8

作者 刘英见 刘航宇 +4 位作者 蒋凯 魏仁杰 孙宝瑞 叶楠 王亮 《光通信研究》 北大核心 2024年第4期73-78,共6页

【目的】单光子探测以及单光子测距系统在三维成像和超远距离空间遥感等方向有着广泛的应用。然而,由于器件本身的限制以及太阳光的背景噪声等因素,其应用场景大多处于夜间状态。【方法】文章通过改进传统激光雷达系统,使用全光纤光学系... 【目的】单光子探测以及单光子测距系统在三维成像和超远距离空间遥感等方向有着广泛的应用。然而,由于器件本身的限制以及太阳光的背景噪声等因素,其应用场景大多处于夜间状态。【方法】文章通过改进传统激光雷达系统,使用全光纤光学系统,利用超窄带宽光纤滤波,大大提高了系统的稳定性,配合机械运动控制实现了超大视角和超高分辨率,且为可以在日间和雾天等光学环境恶劣环境下工作的单光子成像系统。同时,文章所提改进激光雷达系统基于大气穿透性好、传输损耗低的1550 nm波段进行设计,提升了在雾天以及雨天的工作能力。【结果】文章所提系统在能见度为500 m左右的雾天状态实现了1.6 km外物体的三维成像,其成像距离是当时能见度的3倍。配合超高分辨率的时间/数字转换器,并根据激光雷达系统的系统响应函数构建模型,利用最小化负对数似然函数对直方图的强度信息和距离信息进行优化,可以大大提升距离分辨率,相比于最大值法得到的0.05 m的距离分辨率,文章所提系统结合最小化负对数似然函数方法将距离分辨率提升到了0.006 m。同时通过对图像进行正则化处理来抑制光子技术的涨落对成像效果的影响,以此来消除图片中的噪点。【结论】基于1550 nm的全光纤激光雷达系统具备很强的机械稳定性,具备在恶劣天气工作的能力,在远程遥感测绘、地面及车载激光雷达等领域具备极大的应用价值。 展开更多

关键词 单光子探测 激光雷达 光子飞行时间 短波红外

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高功率光纤激光受激拉曼散射效应研究新进展 被引量：6

9

作者 张春 谢亮华 +11 位作者 楚秋慧 刘玙 黄珊 宋华青 吴文杰 冯曦 李敏 沈本剑 李昊坤 陶汝茂 许立新 王建军 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期3-14,共12页

由于具有高品质、高效率、高鲁棒性、结构紧凑等优点,光纤激光系统在近20年飞速发展,并得到广泛应用。然而发展至今,依旧存在着一些因素(如非线性效应、热效应、模式不稳定性等)限制着光纤激光系统功率的进一步提升。作为其中的一种主... 由于具有高品质、高效率、高鲁棒性、结构紧凑等优点,光纤激光系统在近20年飞速发展,并得到广泛应用。然而发展至今,依旧存在着一些因素(如非线性效应、热效应、模式不稳定性等)限制着光纤激光系统功率的进一步提升。作为其中的一种主要限制因素,受激拉曼散射效应不仅降低了光纤激光器的输出效率,后向斯托克斯光还会提高系统的损毁风险。最近的研究结果表明,少模光纤中受激拉曼散射在引起模式不稳定性的同时,还会导致准静态的模式退化。因此,需要发展有效的拉曼抑制手段来突破现有瓶颈,促进高功率高光束质量光纤激光发展。在介绍高功率少模光纤激光中受激拉曼散射效应新表征的同时,从高功率光纤激光系统整体优化角度出发,总结整理了相关抑制技术研究新进展,并展望未来可能的研究方向。 展开更多

关键词 受激拉曼散射 激光技术 光纤激光器 模式退化 抑制策略

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金属光子晶体薄膜可见光和微波波段传输性能 被引量：5

10

作者 赵亚丽 贾琨 +3 位作者 张晗 马江将 雷忆三 明海 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期226-233,共8页

一维金属光子晶体薄膜是由金属-介质多层结构组成的等效均匀的各向异性超构材料。相比单层金属膜层,该结构在色散调控方面具有更多的自由度。在该结构中由于表面等离子体激元(SPP)的存在,可实现倏逝波的定向传输。在本文中,等效介质理... 一维金属光子晶体薄膜是由金属-介质多层结构组成的等效均匀的各向异性超构材料。相比单层金属膜层,该结构在色散调控方面具有更多的自由度。在该结构中由于表面等离子体激元(SPP)的存在,可实现倏逝波的定向传输。在本文中,等效介质理论、时域有限元差分法(FDTD)的计算结果和实验结果都表明,传输倏逝波的波长、频宽和强度可通过金属光子晶体结构调整实现主动设计。金属膜厚比例越小,传输波长的中心和截止波长越长,频带越宽。当金属膜层厚度小于SPP穿透深度时,可获得宽频段的倏逝波的传输。同时,对金属光子晶体在微波波段的传输性能也进行了研究,发现其在微波波段等效介电常数为负,具有良好的反射性能。该结构的屏蔽效能远大于厚度相近的ITO薄膜的电磁屏蔽效能。在厚度只有几百纳米时,该结构即可实现良好的电磁屏蔽效能。通过金属光子晶体薄膜可实现电磁屏蔽材料的薄膜化、轻质化和可视化。 展开更多

关键词 金属光子晶体薄膜 表面等离子体激元 可见光透光率 电磁屏蔽效能

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金属材料的激光诱导等离子体光谱法成分分析的实验研究 被引量：4

11

作者 鲁先洋 徐国伟 +2 位作者 费腾 王秋平 王声波 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-5,共5页

以波长1064 nm的Nd:YAG调Q激光束为激发光源,对铜、镁铝合金和钢等金属材料的激光诱导等离子体光谱(Lips)进行了实验探测,并分析了延迟时间、环境气体等因素对元素光谱特性的影响。适当的延迟时间和氩气环境能显著地改善谱线的信噪比,... 以波长1064 nm的Nd:YAG调Q激光束为激发光源,对铜、镁铝合金和钢等金属材料的激光诱导等离子体光谱(Lips)进行了实验探测,并分析了延迟时间、环境气体等因素对元素光谱特性的影响。适当的延迟时间和氩气环境能显著地改善谱线的信噪比,从而提高元素含量分析的精度。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱 延迟时间 环境气体 元素识别

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高维量子态存储 被引量：6

12

作者 丁冬生 周志远 史保森 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期442-448,共7页

量子通信网络主要由用于存储和操纵量子态的存储单元和联络存储单元之间的信息载体构成。光子是信息载体的最佳选择,存储单元可以由固态材料或气态原子组成。相对于二维空间,编码于一个高维空间的光子可以携带更大的信息量。若能够实现... 量子通信网络主要由用于存储和操纵量子态的存储单元和联络存储单元之间的信息载体构成。光子是信息载体的最佳选择,存储单元可以由固态材料或气态原子组成。相对于二维空间,编码于一个高维空间的光子可以携带更大的信息量。若能够实现编码于高维空间的量子态存储,则在增大存储单元存储容量的同时,还可以提高网络的信道容量和传输效率,因而高维量子态的存储研究成为当前量子信息领域的热点领域.简要回顾了国内外在高维量子态存储方面的进展,着重介绍了近期基于冷原子系综实现单光子条件下高维量子态存储的突破性进展,提出了构建高维量子网络需要解决的关键问题。 展开更多

关键词 量子光学 量子存储器 高维编码态 轨道角动量 存储

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长径比对金纳米棒折射率传感灵敏度的影响 被引量：1

13

作者 陶俊 鲁拥华 +2 位作者 陈春翀 王沛 明海(指导) 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期101-105,共5页

利用化学种子生长法制备了多种长径比的金纳米棒,通过监测不同折射率下金纳米棒的局域表面等离子体共振(LSPR)波长移动来研究其折射率传感的灵敏度。实验结果表明,随着纳米棒长径比增加,其折射率传感的灵敏度近似线性地提高。在监测波... 利用化学种子生长法制备了多种长径比的金纳米棒,通过监测不同折射率下金纳米棒的局域表面等离子体共振(LSPR)波长移动来研究其折射率传感的灵敏度。实验结果表明,随着纳米棒长径比增加,其折射率传感的灵敏度近似线性地提高。在监测波长范围内,灵敏度从长径比为2.5:1时的216 nm/RIU增长至4.2:1时的352 nm/RIU。对于长径比为4.2:1的金纳米棒,用离散偶极子近似(DDA)的方法模拟了其折射率传感的灵敏度,与实验结果基本一致。 展开更多

关键词 光谱学 局域表面等离子体共振 折射率传感 金纳米棒 长径比

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基于有效折射率法的多层光波导模式数值分析

14

作者 何伟 蒋忠君 +1 位作者 陈经纬 王亮 《光通信研究》 2023年第3期60-65,共6页

文章针对具有实际使用价值的多层光波导计算了有损耗波导准横电(Quasi-TE)模、准横磁(Quasi-TM)模有效折射率与横电/横磁(TE/TM)模电磁场曲线分布。计算了6层损耗波导TE/TM模式,分析了多层波导模式的有效射折率和电磁场曲线分布与波导... 文章针对具有实际使用价值的多层光波导计算了有损耗波导准横电(Quasi-TE)模、准横磁(Quasi-TM)模有效折射率与横电/横磁(TE/TM)模电磁场曲线分布。计算了6层损耗波导TE/TM模式,分析了多层波导模式的有效射折率和电磁场曲线分布与波导结构的内在关系,并且利用有效折射率法完成Quasi-TE/TM模式的有效折射率计算,得到了TM模式有效折射率与模式阶数非单调递减、损耗波导模式更为丰富等结论。文章的研究工作可以为实际光波导器件设计、制作及应用提供理论基础。 展开更多

关键词 有效折射率法 色散方程 多层光波导 准横电/横磁模

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用激光诱导等离子体光谱法分析碳钢样品中碳元素的实验研究 被引量：4

15

作者 费腾 王秋平 +2 位作者 鲁先洋 王声波 潘从元 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期209-214,共6页

激光诱导等离子体光谱法作为一种新兴的元素成份分析方法近年受到广泛关注,采用这种方法可以快速对物体进行元素成分的定量分析。在实验中用激光诱导等离子体光谱法(LIPS)来测量碳钢中的碳含量。将Nd:YAG激光器发射的激光聚焦到样品表... 激光诱导等离子体光谱法作为一种新兴的元素成份分析方法近年受到广泛关注,采用这种方法可以快速对物体进行元素成分的定量分析。在实验中用激光诱导等离子体光谱法(LIPS)来测量碳钢中的碳含量。将Nd:YAG激光器发射的激光聚焦到样品表面产生等离子体,选择等离子体发射光谱中的193.09 nm碳谱线进行分析。得到固态碳钢样品碳含量的定标曲线,检测限为460 ppm。这个结果说明LIPS方法可以用于钢铁中元素成份的直接定量测量。 展开更多

关键词 光谱学 激光诱导等离子体光谱 定量分析 定标曲线 碳钢

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几种金属结构材料的激光冲击损伤形貌特性研究 被引量：3

16

作者 丁立 康学亮 +2 位作者 王声波 李化 豆贤安 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期491-498,共8页

激光冲击是一种以高功率脉冲激光辐照金属材料的新型表面改性处理技术。在水约束层和记号笔涂层作保护层的情况下,对铝、钛和不锈钢3种典型的金属结构材料进行激光冲击对比实验,获得强激光冲击作用下3种金属结构材料的损伤特性,并定量... 激光冲击是一种以高功率脉冲激光辐照金属材料的新型表面改性处理技术。在水约束层和记号笔涂层作保护层的情况下,对铝、钛和不锈钢3种典型的金属结构材料进行激光冲击对比实验,获得强激光冲击作用下3种金属结构材料的损伤特性,并定量分析了激光冲击次数与金属材料表面凹坑深度的关系。结果表明;凹坑深度与冲击次数呈线性关系,且斜率与金属材料的屈服强度成反比。为探究激光冲击光斑形貌对金属材料损伤的影响,对比了方斑和圆斑的冲击情况。测试数据显示试件表面损伤形貌与光斑一致且圆斑造成的损伤更严重。 展开更多

关键词 激光技术 损伤特性 激光冲击 金属材料 衍射光学元件

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银纳米线表面等离子体波导的传输损耗特性研究 被引量：3

17

作者 陈金彬 鲁拥华 +3 位作者 陶俊 易明芳 王沛 明海 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期252-256,共5页

通过远场聚焦光斑激发银纳米线表面等离子体激元(Surface plasmon polariton,SPP),并搭建银纳米线路由传输结构改变SPP的传输距离,研究了SPP的传输损耗特性。实验上测量了置于玻璃衬底表面的银纳米线在不同激发波长时SPP的传输损耗系数... 通过远场聚焦光斑激发银纳米线表面等离子体激元(Surface plasmon polariton,SPP),并搭建银纳米线路由传输结构改变SPP的传输距离,研究了SPP的传输损耗特性。实验上测量了置于玻璃衬底表面的银纳米线在不同激发波长时SPP的传输损耗系数,发现SPP的传输损耗具有波长依赖性:632.8 nm激光激发时,传输损耗系数为0.115μm^(-1),780 nm激光激发时,传输损耗系数为0.0923μm^(-1),即传输损耗系数在长波激发时小,而在短波激发时大。测量结果对基于银纳米线波导的集成微纳光学系统设计有很好的指导作用。 展开更多

关键词 光电子学 银纳米线 表面等离子体 传输损耗

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基于集成成像的深度提取线性插值增强方法 被引量：7

18

作者 徐晶 明海 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期135-141,共7页

分别用定义的深度提取精密度和深度提取正确度对实验结果进行分析,从结果的整体分布和整体偏差两个方面证明了线性插值对基于集成成像的深度提取具有增强作用。由于单元透镜数量众多,单个图像传感器像素个数有限,传统的基于集成成像的... 分别用定义的深度提取精密度和深度提取正确度对实验结果进行分析,从结果的整体分布和整体偏差两个方面证明了线性插值对基于集成成像的深度提取具有增强作用。由于单元透镜数量众多,单个图像传感器像素个数有限,传统的基于集成成像的深度提取受到单元图像低分辨率的制约。无需额外的硬件移动,采用线性插值将单元图像像素个数增加一倍,深度提取精密度提升了20%,深度提取正确度提升了15%。集成成像可以同时实现三维场景的重建和深度的提取。这是其他深度提取技术所不具备的特点。插值后得到的深度信息,使目标物体的重建图像更为清晰。基于集成成像的深度提取可应用于三维场景的背景去除。 展开更多

关键词 图像与信息处理 深度提取 集成成像 线性插值 三维场景重建

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基于FMFBG的全光纤轴对称偏振光束激光器 被引量：2

19

作者 孙彪 许立新 +1 位作者 王安廷 顾春 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期412-418,共7页

轴对称矢量光束包含径向偏振和角向偏振,具有独特的强度和偏振分布,在表面等离子体激发、激光光镊和高分辨成像等领域有重要应用。光纤中的二阶本征模式TM(01)和TE_(01)分别具有径向偏振和角向偏振性质,可用于产生轴对称偏振光束。介绍... 轴对称矢量光束包含径向偏振和角向偏振,具有独特的强度和偏振分布,在表面等离子体激发、激光光镊和高分辨成像等领域有重要应用。光纤中的二阶本征模式TM(01)和TE_(01)分别具有径向偏振和角向偏振性质,可用于产生轴对称偏振光束。介绍了基于少模光纤光栅(FMFBG)的全光纤轴对称偏振光束的产生方法。 展开更多

关键词 波导与纤维光学 轴对称偏振光束 少模光纤光栅 光纤模式

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填充比对金属光栅与介质光栅激发表面等离子波的不同影响 被引量：2

20

作者 黄少茹 鲁拥华 +1 位作者 王沛 明海 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期225-230,共6页

采用严格耦合波理论求解了不同填充比的金属光栅与金属平面覆盖介质光栅在角度调制下的共振衰减反射谱,以及它们在表面等离子体共振时的空间场分布,并对结果进行了对比分析。通过数值计算分析了金属表面等离子体波(Surface plasmon pola... 采用严格耦合波理论求解了不同填充比的金属光栅与金属平面覆盖介质光栅在角度调制下的共振衰减反射谱,以及它们在表面等离子体共振时的空间场分布,并对结果进行了对比分析。通过数值计算分析了金属表面等离子体波(Surface plasmon polariton,SPP)波矢的有效折射率N_(eff)与光栅填充比的关系,结果表明对于Au金属光栅结构,SPP的N_(eff)随着光栅填充比增加并无明显变化;而对于金属平面覆盖介质光栅结构,SPP的N_(eff)随着介质光栅填充比的增大单调递增。 展开更多

关键词 医用光学与生物技术 光栅 严格耦合波分析 表面等离子体波

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